第016章二端口网络.ppt

1第十六章 二端口网络216-1 二端口网络二端口网络在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下形式的电路。换时，经常碰到如下形式的电路。线性线性RLCM受控源受控源四端网络四端网络以前我们分析的电路有两类以前我们分析的电路有两类:1、需求各支路电压、电流、需求各支路电压、电流：用方程法求。用方程法求。2、只对一个端口的情况感兴趣：、只对一个端口的情况感兴趣：无源一端口：等效阻抗无源一端口：等效阻抗含源一端口：戴（诺）定理含源一端口：戴（诺）定理一端口一端口问题。问题。3变压器变压器滤波器电路滤波器电路传输线传输线晶体管放大电路晶体管放大电路例例n:1RCC41、端口：端口：端口端口由一对端钮构成，且满足由一对端钮构成，且满足如下如下条件条件：从一个端钮流入的电流从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。等于从另一个端钮流出的电流。2、二端口：、二端口：当一个电路与外部电路通过两个当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为端口连接时称此电路为二端口网络二端口网络。一、二端口一、二端口3、二端口网络与四端网络：二端口网络与四端网络：四端网络四端网络i1i2u1u2线性线性RLCM受控源受控源i1i2+i4i3i1i2+u1i1i15222111iiiiiiii 不满足端口条件不满足端口条件1-1、2-2 是二端口。是二端口。3-3 、4-4 是不是二端口是不是二端口?例例i1i2i2i1u1+u2+2 21 1Rii1 i2 33 4 4不是二端口网络。不是二端口网络。当当i 0时，时，6约定：约定：1、讨论范围、讨论范围含线性含线性 R、L、C、M与线性受控源，与线性受控源，不含独立源，不含独立源，2、参考方向、参考方向时不变（定常），时不变（定常），零状态。零状态。即本章研究线性、非时变、无独立源、零状态的二端口。即本章研究线性、非时变、无独立源、零状态的二端口。i1i2u1u2线性线性RLCM受控源受控源+7二、二端口分析的特点：二端口分析的特点：人们仅仅对人们仅仅对端口处的端口处的电压、电流感兴趣。电压、电流感兴趣。1、二端口内部元件及联结方式决定着二端口的本、二端口内部元件及联结方式决定着二端口的本质，而反映本质的是一些所谓的二端口参数（正如一端质，而反映本质的是一些所谓的二端口参数（正如一端口参数：口参数：UOC、RO）；）；2、二端口的外部参数一经确定，那么一个端口的、二端口的外部参数一经确定，那么一个端口的u、i 的变化就可以不经过二端口内部的计算，而确定另一个端的变化就可以不经过二端口内部的计算，而确定另一个端口上的口上的u、i；3、我们可以利用参数来评价二端口在传递电能和信号、我们可以利用参数来评价二端口在传递电能和信号方面的质量；方面的质量；4、一个任意复杂的二端口可以分解成若干个简单的二、一个任意复杂的二端口可以分解成若干个简单的二端口，根据这些简单二端口的参数和联结，可以求出那个复端口，根据这些简单二端口的参数和联结，可以求出那个复杂二端口网络两个端口之间的压流关系。杂二端口网络两个端口之间的压流关系。8一、一、Y 参数和方程参数和方程:22212122121111YYYYUUIUUI22211211YYYYY令令212221121121UUYYYYII称为称为Y 参数矩阵参数矩阵矩阵矩阵形式形式16-2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程（161）端口电流端口电流 可视为可视为 共同作用产生。共同作用产生。21和II21和UU由替代定理：由替代定理：由叠加定理：由叠加定理：+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源922212122121111UYUYIUYUYIY参数的计算和实验测定参数的计算和实验测定:022221UUIY011112UUIY012212UUIY021121UUIYY 短路导纳短路导纳参数。参数。驱动点导纳驱动点导纳驱动点导纳驱动点导纳转移导纳转移导纳转移导纳转移导纳注意注意:量纲和双下标。量纲和双下标。一、一、Y 参数和方程参数和方程:+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源10例例16-1 求求Y 参数。参数。解：解：cbUbUYYUIYYUIY022220211221 Yb+1U1I2I2U Ya YcbYYY2112互易二端口互易二端口02U01U011112UUIYbaYY 22212122121111UYUYIUYUYI012212UUIYbY Yb+1U1I2I Ya Yc Yb+1I2I2U Ya Yc11若网络内部无受控源（若网络内部无受控源（满足互易定理满足互易定理），则，则互易二端口网络四个参数中互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的只有三个是独立的。Y12=Y21特别的：特别的：更特别的：更特别的：有有 Y12=Y21，又又Y11=Y22（电气对称），称为对称二端口。（电气对称），称为对称二端口。对称二端口只有对称二端口只有两个参数是独立两个参数是独立的。的。对称二端口是指两个端口电气特性上的对称。电路结构左右对称二端口是指两个端口电气特性上的对称。电路结构左右对称的，端口电气特性对称的，端口电气特性必然必然对称；电路结构不对称的二端口，其对称；电路结构不对称的二端口，其电气特性电气特性也可能也可能是对称的。这样的二端口也是对称二端口。是对称的。这样的二端口也是对称二端口。一、一、Y 参数和方程参数和方程:22212122121111UYUYIUYUYI Yb+1U1I2I2U Ya Yc121Ug Yb+1U1I2I2U Ya Yc例例16-2 求所示电路的求所示电路的Y 参数。参数。01U解解:22212122121111UYUYIUYUYI011112UUIYbaYY 012212UUIYgYb021121UUIYbY022221UUIYcbYY 1Ug Yb+1U1I2I2U Ya Yc1Ug Yb+1I2I2U Ya Yc02U13又解又解:非互易二端口网络（网络内部有受控源）有非互易二端口网络（网络内部有受控源）有 四个独立参数四个独立参数。2I1I结点电压法结点电压法这是非常有用的这是非常有用的“加源法加源法”！1221)(UgIUYYUYcbb121)(IUYUYYbba121)(IUYUYYbba221)()(IUYYUgYcbbcbbbbaYYYgYYYY1Ug Yb+1U1I2I2U Ya Yc14二、二、Z 参数和方程参数和方程:由由Y 参数方程参数方程22212122121111UYUYIUYUYI.U,U21可解出22212121112122121112121221IZIZIYIYUIZIZIYIYU即：即：其中其中 =Y11Y22 Y12Y2122211211ZZZZZ称为称为 Z 参数矩阵参数矩阵022220122102112011111212IIIIIUZIUZIUZIUZZ参数参数又称又称开路阻抗参数开路阻抗参数Z参数的参数的计算和计算和实验测定实验测定:互易二端口互易二端口2112ZZ对称二端口对称二端口2211ZZ)(2112ZZ若矩阵若矩阵 Z 与与 Y 非奇异非奇异11YZZY22212122121111IZIZUIZIZU（162）+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源15bIZIUZ021121bIZIUZ012212cbIZZIUZ022221例例1 求所示电路的求所示电路的Z 参数。参数。Zb+1U1I2I2U Za Zc22212122121111IZIZUIZIZU011112IIUZbaZZ 解：解：1622212122121111IZIZUIZIZU例例2 求所示电路的求所示电路的Z参数。参数。121)(UIZIZZbba1221)(I rUIZZIZcbb即：即：121)(UIZIZZbba221)()(UIZZIrZcbbcbbbbaZZZrZZZZ1I r1I2I Zb+1U2U Za Zc+解：解：用用“加源法加源法”1I2I17练习练习161(Y、Z)、162、164、1611。18三、三、T(A)参数参数（传输参数）和方程（传输参数）和方程:)2()1(22212122121111UYUYIUYUYI由由(2)得：得：)3(1221221221IYUYYU将将(3)代入代入(1)得：得：221112212211121IYYUYYYYI即：即：221221IDUCIIBUAU0212IUUA0212IUIC0212UIID0212UIUB其中其中:具有转移参数的性质，称为具有转移参数的性质，称为传输参数传输参数。19其矩阵形式其矩阵形式（注意负号）（注意负号）称为称为T(A)参数矩阵。参数矩阵。112221121122IU BBBBIU特别的：特别的：（1）互易二端口网络，四个参数中）互易二端口网络，四个参数中只有三只有三个是独立的个是独立的：（2）对称互易二端口网络，四个参数中）对称互易二端口网络，四个参数中只有只有两个是独立的两个是独立的：且且 A=D对应的，存在对应的，存在 B 参数：参数：11122IUDCBAIU-2211IU DCBAIU三、三、T(A)参数参数（传输参数）和方程（传输参数）和方程:221221IDUCIIBUAU1BCAD20四、四、H 参数和方程：参数和方程：1、H 参数方程参数方程22212122121111UHIHIUHIHU矩阵形式：矩阵形式：212221121121UIHHHHIU011112UIUH021121IUUH012212UIIH022221IUIH互易二端口互易二端口2112HH对称二端口对称二端口 开路参数开路参数短路参数短路参数2、H 参数及其实验测定参数及其实验测定驱动点阻抗驱动点阻抗驱动点导纳驱动点导纳电压传输比电压传输比电流传输比电流传输比121122211HHHH且且+-+-1U1I2I2U线性线性无源无源21四、四、H 参数和方程：参数和方程：212221121121UIHHHHIUH 参数也称为参数也称为混合参数混合参数，常用于晶体管等效电路。，常用于晶体管等效电路。111IRU22121URII21/10RRH1I2I+1U2U R1 R21I对应的存在对应的存在 G 参数参数:2112221121121IUHHHHUI2122211211IUGGGG22五、参数互换表五、参数互换表:表表16-12、参数只由其内部的元件的种类和数值及联结方式有、参数只由其内部的元件的种类和数值及联结方式有关，与端口上的激励无关；关，与端口上的激励无关；1、参考方向是前提；、参考方向是前提；3、并非所有二端口都有、并非所有二端口都有24个参数，故有一个选用参数个参数，故有一个选用参数的问题：晶体管用的问题：晶体管用H、Y参数，级联网络用参数，级联网络用 A 参数。参数。4、互换公式不必强记。每种参数均对应于一组网络方、互换公式不必强记。每种参数均对应于一组网络方程，可以进行方程之间的转换。程，可以进行方程之间的转换。23例例 已知传输参数为已知传输参数为210302.T解：解：查表法。查表法。又解：又解：“方程变形法方程变形法”。已知已知由（由（1）式得：）式得：又将（又将（3）代入（）代入（2）：）：212130430210UUU.I式（式（3）、（）、（4）为）为 Y 方程，故方程，故302301301302Y(3)302301212UUI(4)30130221UU求二端口的求二端口的 Y 参数。参数。(2)210(1)302221221 IU.I IUU24s5.0s5.0s5.0s5.0Y不存在不存在 Z 参数参数 2222Z不存在不存在 Y 参数参数七、二端口的参数和方程小结七、二端口的参数和方程小结1、六六套参数：套参数：Y、Z、T(A)、B、H、G；2、为什么用这么多参数表示、为什么用这么多参数表示?（1）为描述、